TARJETAS PARA EXPERIMENTOS DE ELECTRICIDAD Y CON LOS MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES

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1 TARJETAS PARA EXPERIMENTOS DE ELECTRICIDAD Y CON LOS MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES CIRCUITOS Y SISTEMAS EN CORRIENTE CONTINUA CIRCUITOS Y SISTEMAS EN CORRIENTE ALTERNADA CIRCUITOS Y SISTEMAS TRIFASICOS ELECTROMAGNETISMO MOD. MCM1/EV MOD. MCM2/EV MOD. MCM2T/EV MOD. MCM2A/EV SEMICONDUCTORES MOD. MCM3/EV 23 TRANSISTOR CON SUS RESPECTIVAS POLARIZACIONES MOD. MCM4/EV 24 CIRCUITOS AMPLIFICADORES MOD. MCM5/EV 25 CIRCUITOS OSCILADORES MOD. MCM6/EV 26 AMPLIFICADORES OPERACIONALES MOD. MCM7/EV 27 LÓGICA COMBINATORIA Y SECUENCIAL MOD. MCM8/EV 28 LÓGICA AVANZADA Y APLICACIONES MOD. MCM9/EV 29 ELECTRÓNICA INDUSTRIAL MICROPROCESADORES DE 8 BITS MOD. MCM10/EV MOD. Z1/EV

2 MCM1/EV (CIRCUITOS Y SISTEMAS EN CORRIENTE CONTINUA) La tarjeta MCM1/EV es uno de los módulos que contituyen manual SW-D-MCM1/EV y la Unidad mod. GAU/EV. MCM1/EV L MCM1/EV proporciona todas las nociones relativas a las leyes y a los circuitos fundamentales en corriente continua y alternada. El módulo está constituido por componentes electrónicos premontados subdivididos en bloques de circuitos que se pueden interconectar y modificar mediante colectores y cables incluidos. Electricidad, unidad de medida y símbolos La fuerza electromotriz la diferencia de potencial Efectos de la corriente eléctrica en el cuerpo humano, medidas de seguridad Corriente eléctrica CC, conmutador y relé Fuentes de e instrumentos de medida: el voltímetro, el amperímetro, el ohmetro, el multímetro Ley de Ohm Circuitos resistivos serie, paralelo: corriente, tensión y medida de la resistencia Las leyes de Kirchhoff: cálculo de los valores de tensión, corriente y resistencia de un circuito Teorema di Thevenin: cálculo de la f.e.m. equivalente y de la resistencia serie Teorema de Norton: cálculo de la corriente equivalente y de la resistencia paralelo Principio de superposición de efectos Reóstatos y potenciometros Potencia en corriente continua Transferencia de potencia ±12 Vcc - 0.5A Vcc - 0 2A var MULTIMEDIA SOFTWARE SW-D-MCM1/EV -MCM1-1 Puntos de test y de interconexión Ø 2 mm Modificaciones rápidas a los circuitos por medio de jumpers Conector a 37-pin para la conexión a la unidad GAU/EV Conector a 8 vias para la conexión a la unidad de 19

3 MCM2/EV (CIRCUITOS Y SISTEMAS EN CORRIENTE ALTERNADA) La tarjeta MCM2/EV es uno de los módulos que contituyen manual SW-D-MCM2/EV y la Unidad mod. GAU/EV. MCM2/EV El Módulo MCM2/EV examina la aplicación de varios componentes en circuitos en corriente alternada y el motor de corriente continua. El módulo está constituido por componentes electrónicos premontados subdivididos en bloques circuitales que se pueden interconectar y modificar mediante colectores y cables incluidos. -MCM2-1 Campos magnéticos Campos eléctricos y electromagnéticos Capacidad y condensadores, la corriente en función de la variación de tensión en un condensador Inductancias e inductores: medida de la resistencia interna, verificación experimental del funcionamiento de un inductor Circuitos c.a. resistivos y capacitivos: comportamiento de la resistencia al variar la frecuencia y verificación del desfase entre tensiones y corriente en un condensador Circuitos inductivos en corriente alternada: desfase entre tensión y corriente en la inductancia, tensión y corriente en inductancia en régimen sinusoidal y cálculo de la reactancia de una bobina Circutos RLC: concepto de impedencia de un circuito, medición de las corrientes y tensiones en un circuito RC, RL y RLC Resonancia serie y paralelo: medición de la frecuencia de resonancia de un circuito serie y paralelo, factor de mérito para un circuito resonante serie, medición de la frecuencia de resonancia en un circuito paralelo. Potencia en corriente alternada: potencia activa, reactiva y aparente El transformador: pruebas en vacío, en carga y medida de la relación de transformación El autotransformador Motor eléctrico de cc: variación de la velocidad en función de la tensión aplicada y variación de la corriente absorbida en función de la carga conectada La máquina eléctrica como generador de energía Puntos de test y de interconexión Ø 2 mm Modificaciones rápidas a los circuitos a través de jumpers Conector a 37-pin para la conexión a la unidad GAU/EV Conector a 8 vías para la conexión a la unidad de Circuito estampado con tratamiento protector y sinóptico ±12 Vcc - 0,5A 1,3 24 Vcc - 0 2A var. +5 Vcc - 2A 2x24 Vca - 0,5A MULTIMEDIA SOFTWARE SW-D-MCM2/EV 20

4 MCM2T/EV (CIRCUITOS Y SISTEMAS TRIFÁSICOS) La tarjeta MCM2T/EV es uno de los módulos que contituyen manual SW-D-MCM2T/EV y la Unidad mod. GAU/EV. MCM2T/EV MCM2T/EV incluye un juego de 3 resistencias, 3 impedancias capacitivas y 3 inductivas, de fácil conexión en configuración serie, paralelo, estrella y triángulo. Se alimenta con una tensión trifásica de 24 Vca mediante transformador. El módulo está constituido por componentes electrónicos premontados subdivididos en bloques de circuitos que se pueden interconectar y modificar mediante conectores y cables incluidos. -MCM2T-1 Sistema trifásico Alimentación trifásica Transporte de la trifásica Señalización de las fases del generator Red trifásica en carga: Conexión estrella, Conexión triángulo y comparación entre ambas. Potencia en los sistemas trifásicos Sistema trifásico con carga trifásica desequilibrada Sistema de con cargas monofásicas y trifásicas Carga óhmica trifásica Carga inductiva trifásica Carga capacitiva trifásica Obtención del Factor de potencia Conector de 9 vías para la conexión con la unidad de REQUERIDA: Conector de 9 vías para la conexión con la unidad de mod. PS1-T/EV Terminales de seguridad para la conexión de la Alimentación trifásica de baja tensión desde transformador exterior: 3x24 Vca 1A MULTIMEDIA SOFTWARE SW-D-MCM2T/EV 21

5 MCM2A/EV (ELECTROMAGNETISMO) La tarjeta MCM2A/EV es uno de los módulos que contituyen manual SW-D-MCM2A/EV y la Unidad mod. GAU/EV. MCM2A/EV Este módulo está constituido por un juego de componentes electromagnéticos para analizar los efectos magnéticos de la corriente y realizar prácticas sobre los efectos de la inducción electromagnética. El módulo está constituido por componentes electrónicos premontados subdivididos en bloques circuitales que se pueden interconectar y modificar mediante conectores y cables incluidos. Imanes permanentes y metales ferromagnéticos Punto de Curie Campo y espectro magnético Permeabilidad magnética Flujo de inducción y unidad de medida Inducción electromagnética, fuerza electromagnética autoinducida Supresión con VDR de las perturbaciones generadas por la FCEM (fuerza contra electromotriz) Factor de reactancia inductiva, ángulo de fase Inductancia mutua en los transformadores, bobinas radio Solenoides e imanes para relé, excitación, desexcitación El transformador Motores de c.c., tensión, corriente, velocidad, sentido de giro Sensores de efecto Hall para medida de velocidad Gobierno del motor paso-paso de paso completo y de medio paso y cálculo del número de los pasos Ejemplo de aplicación de los motores paso-paso ±12 Vcc 0.5A MULTIMEDIA SOFTWARE SW-D-MCM2A/EV -MCM2A-1 22

6 MCM3/EV (SEMICONDUCTORES) La tarjeta MCM3/EV es uno de los módulos que contituyen manual SW-D-MCM3/EV y la Unidad mod. GAU/EV. MCM3/EV Con MCM3/EV se analizan los dispositivos de semiconductor básicos con las aplicaciones más corrientes de los mismos. El módulo está constituido por componentes electrónicos premontados subdivididos en bloques circuitales que se pueden interconectar y modificar mediante conectores y cables incluidos. -MCM3-1 Introducción a los semiconductores: mecanismo de conducción, dopado de los semiconductores, transporte de carga mayoritarios y minoritarios Unión PN: corrientes de difusión, de campo y barrera de potencial Acoplamiento P-N polarizado directa e inversamente Efecto avalancha Efecto Zener Características del diodo: conducción directa e inversa, corriente en el diodo en función de la tensión aplicada, detección de la característica volt-amperometrica Rectificadores: con toma central, a doble semionda, a puente de Graetz Filtros: filtro capacitivo, inductivo, LC, CLC y CRC Doblador de tensión Circuitos limitadores: pruebas de vacío y de carga Circuitos de fijación Diodo Zener, resistencia diferencial, estabilización de tensión al variar la carga, estabilización de la tensión de salida al variar la tensión de entrada Transistor UJT: generador de onda triangular y de onda cuadrada PUT: aplicaciones del PUT, circuito divisor de frecuencia SCR: corriente de mantenimiento IH, disparo y apagado mediante conexión ánodo-gate y ánodo-cátodo, características de activación DIAC y TRIAC: característica del DIAC, generador de impulsos, conducción bidireccional del TRIAC ±12 Vcc - 0.5A 1,3 24Vcc - 0 2A var. 2x24Vca - 0,5A MULTIMEDIA SOFTWARE SW-D-MCM3/EV 23

7 MCM4/EV (TRANSISTOR CON SUS RESPECTIVAS POLARIZACIONES) La tarjeta MCM4/EV es uno de los módulos que contituyen manual SW-D-MCM4/EV y la Unidad mod. GAU/EV. MCM4/EV L MCM4/EV analiza los parámetros y las técnicas de polarización de los dispositivos de semiconductor. El módulo está constituido por componentes electrónicos premontados subdivididos en bloques circuitales que se pueden interconectar y modificar mediante conectores y cables incluidos. Transistores NPN y PNP: funcionamento y ecuaciones fundamentales Ganancia estática del transistor Curvas características: relación entre las corrientes de colector y de emisor Transistor de efecto de campo: J-FET y MOSFET: curvas características, característica mutua y transconductancia El MOSFET: MOSFET Depletion y MOSFET Enhancement, comparación entre MOSFET y JFET El FET como amplificador: generador de corriente constante y circuito amplificador de pequeñas señales Componentes optoelectrónicos: fotorresistor, fotodiodo, fototransistors, característica resistencia-luminosidad y corriente-luminosidad Transductores de temperatura: característica resistencia temperatura Conexiones del transistor: amplificador y circuito de emisor común, de colector común, de base común Polarización del transistor: circuito y característica de salida, determinación de los componentes de polarización con los métodos analítico y gráfico Zonas de funcionamiento del transistor Circuito de polarización con una sola Clases de funcionamiento: clases A, B, C Estabilización del punto de reposo: efectos térmicos,circuito de estabilización con resistencia de emisión y con resistencia colector-base Parámetros de estabilidad, influencia de VBE, influencia de ganancia, efecto de la estabilización sobre las componentes de señal ±12 Vcc - 0.5A 1,3 24Vcc - 0 2A var. 2x24Vca - 0,5A MULTIMEDIA SOFTWARE SW-D-MCM4/EV -MCM4-1 24

8 MCM5/EV (CIRCUITOS AMPLIFICADORES) La tarjeta MCM5/EV es uno de los módulos que contituyen manual SW-D-MCM5/EV y la Unidad mod. GAU/EV. MCM5/EV MCM5/EV analiza todos los circuitos de amplificación con utilizo de transistor. El módulo está constituido por componentes electrónicos premontados subdivididos en bloques circuitales que se pueden interconectar y modificar mediante conectores y cables incluidos. -MCM5-1 Parámetros característicos de pequeña señal: circuito equivalente del transistor de emisor común, de colector común y de base común, definición y variación de los parámetros h, Características de un amplificador de emisor común en función de los parámetros h Cálculo de los parámetros de polarización Medición de la amplificación y del efecto de la capacidad de entrada Medición de las resistencias de entrada y de salida Seguidor de emisor Amplificador de doble carga: características en función de los parámetros h, ganancias de tensión y variación de fase, medición de las resistencias de entrada Rit Acoplamiento RC: elección del numero de etapass, tipos de acoplamiento Acoplamiento por transformador: polarización, características en función de los parámetros h Acoplamiento directo: características en función de los parámetros h Conexión Darlington: características en función de los parámetros h, tensión de saturación Conexiones Cascodo y Bootstrap: características en función de los parámetros h Amplificador diferencial: polarización, relación de rechazo de modo común CMRR, ganancia diferencial, Amplificadores clase A: potencia, rendimiento de conversión Amplificadores clase B: Single-Ended con doble, Single-Ended con simple, Push Pull, balance energético, distorsión cruzada Amplificadores de simetría complementaria: de simple, de dos alimentaciones Amplificadores clase C: con carga resistiva y sintonizado ±12 Vcc 0.5A 1,3 24Vcc - 0 2A var. MULTIMEDIA SOFTWARE SW-D-MCM5/EV 25

9 MCM6/EV (CIRCUITOS OSCILADORES) La tarjeta MCM6/EV es uno de los módulos que contituyen manual SW-D-MCM6/EV y la Unidad mod. GAU/EV. MCM6/EV MCM6/EV analizan los circuitos osciladores y los multivibradores monoestables, biestables y aestables. El módulo está constituido por componentes electrónicos premontados subdivididos en bloques circuitales que se pueden interconectar y modificar mediante conectores y cables incluidos. Osciladores RC y puente de Wien: oscilador de desfase o RC, variación de la resistencia de colector Oscilador Colpitts: frecuencia de oscilación en función de L y C y en función de la tensión de Osciladores Hartley: de retroacción de colector y de emisor Osciladores Meissner Osciladores al cuarzo: estabilidad de frecuencia, circuito equivalente del cuarzo, oscilador de cuarzo con JBT, variación de la tensión de Multivibrador astable Multivibrador monoestable: circuito de comando, funcionamiento con entrada de onda cuadrada, frecuencia de los impulsos de sincronización, duración del impulso de salida Multivibrador biestable: circuito de comando y tiempos de propagación, divisor de frecuencia, frecuencia máxima de conmutación Disparador de Schmitt: determinación de los parámetros, tensiones de salida, tensiones umbral VTH y VTL, respuesta del circuito de ondas triangulares y sinusoidales, velocidad de conmutación ±12 Vcc 0.5A 1,3 24Vcc - 0 2A var. MULTIMEDIA SOFTWARE SW-D-MCM6/EV -MCM6-1 26

10 MCM7/EV (AMPLIFICADORES OPERACIONALES) La tarjeta MCM7/EV es uno de los módulos que contituyen manual SW-D-MCM7/EV y la Unidad mod. GAU/EV. MCM7/EV MCM7/EV analiza los parámetros de los amplificadores operacionales, así como las numerosas configuraciones posibles del mismo. El módulo está constituido por componentes electrónicos premontados subdivididos en bloques de circuitos que se pueden interconectar y modificar mediante conectores y cables incluidos. Parámetros característicos: amplificación, tensión de offset, relación de rechazo en modo común, impedancia de entrada y de salida, respuesta en el tiempo (slew-rate), ancho de banda para ganancia unitaria Amplificador inversor Amplificador no inversor Amplificador sumador Amplificador restador Amplificador integrador Amplificador diferenciador Amplificador comparador Amplificador logarítmico Multivibrador monoestable Multivibrador aestable Oscilador sinusoidal Generador de formas de onda Convertidor tensión/frecuencia Filtro pasa-bajos Filtro pasa-altos Filtro pasa-banda ±12 Vcc 0.5A MULTIMEDIA SOFTWARE SW-D-MCM7/EV -MCM7-1 27

11 MCM8/EV (LÓGICA COMBINATORIA Y SECUENCIAL) La tarjeta MCM8/EV es uno de los módulos que contituyen manual SW-D-MCM8/EV y la Unidad mod. GAU/EV. MCM8/EV MCM8/EV trata los temas referentes al estudio de los circuitos digitales, comenzando por los fundamentos de lógica y llegando hasta las redes lógicas combinacionales y secuenciales. El módulo está constituido por componentes electrónicos premontados subdivididos en bloques circuitales que se pueden interconectar y modificar mediante conectores y cables incluidos. -MCM8-1 Parámetros típicos de las familias lógicas: características en tensión, en corriente, potencia disipada de un dispositivo lógico, factor de carga de entrada (FAN-IN), factor de carga de salida (FAN-OUT), margen de ruido, tiempos de propagación y transición Familia lógica TTL: características eléctricas, estado ON OFF, conmutación, sub familias ECL Familia lógica CMOS: estadio de salida complementario, CMOS serie HC y HCT Interfaz TTL-CMOS Interfaz CMOS-TTL Álgebra de Boole: clases, proposiciones lógicas, postulados y teoremas, funciones lógicas Circuitos lógicos combinacionales: minimización de una función, Mapa de Karnaugh Flip-flops, circuitos secuenciales: flip-flop (latch) R-S, flip flop con clock R S, flip-flop J-K, flip-flop Master-Slave J-K, flip-flop D, flip-flop T, generador de clock a puertas lógicas Registros de desplazamiento: el circuito integrado SN 74LS95 Codificadores y Decodificadores: encoder decimal BCD, decodificador BCD-decimal Display driver y display de 7 segmentos: decodifica BCD 7 segmentos, dispositivos de visualización a LED, display a 7 segmentos Sumadores, comparadores y selectores BCD: sumador binario, conexión en cascada de sumadores, comparador a 1 bit, a 4 bit, preselectores BCD ±12 Vcc 0.5A +5Vcc 2 A MULTIMEDIA SOFTWARE SW-D-MCM8/EV 28

12 MCM9/EV (LÓGICA AVANZADA Y APLICACIONES) La tarjeta MCM9/EV es uno de los módulos que contituyen manual SW-D-MCM9/EV y la Unidad mod. GAU/EV. MCM9/EV MCM9/EV analiza algunas aplicaciones típicas de los circuitos digitales. El módulo está constituido por componentes electrónicos premontados subdivididos en bloques circuitales que se pueden interconectar y modificar mediante conectores y cables incluidos. Multiplexadores: aplicaciones, circuito integrado SN 74LS153 Demultiplexadores: circuito IN/OUT, circuito integrado SN 74LS155, uso como decodificadores binario-decimal Contadores asíncronos y síncronos: contadores BCD módulo 10, el circuito contador 7490, Simulador de semáforo d: contador 74LS90, interfaz LED Contador/frecuencímetro Sistemas de trasmisión/recepción digitales: codice NRZ Codificación/decodificación código Manchester Codificación/decodificación código Bifase Codificación/decodificación código diferencial a 1 bit +5Vcc 2A MULTIMEDIA SOFTWARE SW-D-MCM9/EV -MCM9-1 29

13 MCM10/EV (ELECTRÓNICA INDUSTRIAL) La tarjeta MCM10/EV es uno de los módulos que contituyen manual SW-D-MCM10/EV y la Unidad mod. GAU/EV. MCM10/EV El MCM10/EV analiza los componentes que se utilizan en las aplicaciones industriales: temporizadores, controladores, componentes ópticos y de visualización. El módulo está constituido por componentes electrónicos premontados subdivididos en bloques circuitales que se pueden interconectar y modificar mediante conectores y cables incluidos. -MCM10-1 Regulación de tensión fija: parámetros caracteristicos, variación de la carga, variación de la tensión de ingreso, rechazo de la ondulación de la tensión de entrada, consumo de corriente del regulador de tensión al variar la carga, variación de la tensión de salida al variar de la corriente suministrada a la carga Regulación de tensión variable: relación entre tensión de salida y tensión de referencia, rechazo de la ondulación de la tensión de ingreso, consumo de corriente del regulador de tensión al variar la carga Temporizador 555: configuración monostable, configuración astable, modulador PWM Características del display de cristal líquido Gobierno del display de cristal líquido Optoaisladores: factor de correspondencia, parámetros de un sistema de acoplado óptico Recepción/Transmisión por rayos infrarrojos: soluciones de circuitos ±12 Vcc 0.5A +5Vcc 2 A MULTIMEDIA SOFTWARE SW-D-MCM10/EV 30

14 Z1/EV (MICROPROCESADOR DE 8 BITS) La tarjeta Z1/EV es uno de los módulos que contituyen manual SW-D-Z1/EV y la Unidad mod. GAU/EV. Z1/EV Este módulo Z1/EV es un sistema didactico sobre el microprocesador Z80. Ha sido realizado para el estudio del microprocesador en general y, en particular, sobre sistemas de 8 bits. -Z1-1 Este módulo, en la versión básica, incorpora todos los componentes típicos de este tipo de sistema: microprocesador Z80, memoria RAM, memoria E 2 PROM, teclado, display, interfaces serie y paralelo, entradas y salidas analógicas, sección de localización de averías. Está dotado de un gran número de interfaces digitales y analogicas, permitiendo así su aplicación en diferentes sectores. Las instrucciones en lenguaje máquina que constituyen el programa a implementarse se realizan con el teclado del módulo directamente y se visualizan en el display Si las aplicaciones a desarrollarse son muy complejas, el sistema podrá conectarse con un Personal Computer a fin de realizar un Sistema de Desarrollo que incluye las siguientes fases: Inserción del programa en el Personal Computer en lenguaje Assembler utilizando un editor de textos Compilación y enlace del programa para la transformación en código máquina realizable con el microprocesador Transferencia del programa, vía interfaz serie, a la memoria RAM del sistema de microprocesador Debugging del programa directamente en el módulo de microprocesador, utilizando los recursos hardware del módulo Transferencia del programa, perfectamente operante y totalmente ensayado por el Personal Computer, a un programador de E 2 PROM para la programación definitiva e la memoria e inserción del mismo en el zócalo al efecto del sistema de microprocesador. Programación de los sistemas de microprocesador de 8 bits Instrucciones y comandos del programa Monitor Estudio de la estructura hardware Dispositivos de memoria (RAM-E2PROM) Expansión de señales del BUS datos y direcciones: interfazado y programación Monitoreo de las señales del BUS Interfazado con dispositivos externos seriales: Z80-SIO, estructura y programación, aplicación con interfaz serial RS232 Interfazado con dispositivos externos paralelos: Z80- PIO, estructura y programación, aplicación con 2 puertas paralelas bidireccionales programables Gestión de teclado y display de 7 segmentos Convertidores analógicos-digitales y digitales-analógicos Búsqueda de averías en sistemas de microprocesadores Rutinas disponibles preprogramadas Ejemplos de programación 31

15 CARACTERISTICAS ELÉCTRICAS: CARACTERÍSTICAS GENERALES: Microprocesador Z80 de 2,5 MHz 4 Kbyte de memoria E2PROM de sistema 4 Kbyte de memoria E2PROM usuario 2 Kbyte de memoria RAM ampliables a 4 Kbyte Teclado con 16 teclas hexadecimales y 20 teclas función Display de 6 cifras Zumbador Interfaz para grabador Interfaz paralelo PIO (2 puertas, 8 bits) Interfaz serie SIO (estándar RS-232) Interfaz con BUS de expansión Salida analógica: convertidor D/A de 8 bits Entrada analógica: convertidor A/D de 8 bits Sistema de inserción de averías (un totál de 8, con interruptor de bloqueo) 6 Sondas lógicas para la localización de averías Programa monitor en E 2 PROM con mandos para: - visualización y modificación registros y memoria Módulos de aplicación (tarjetas opcionales adicionales) para implementar otras aplicaciones SOFTWARE DE DESAROLLO Programa de edición, compilación, enlace y transmisión del Personal Computer al módulo mod. Z1/EV. SOFTWARE SW-D-Z1/EV: Comprende un juego de lecciones de temas a experimentar con los circuitos del módulo. Permite, mediante el uso de un interfaz grafica die tipo multimedial, el desarollo del aprendizaje teórico, experimental y prático. - inserción de breakpoints en los programas - Carga y grabación de programas en Assembler desde PC Conector de 37 pins para la conexión con la unidad de control REQUIRED ±12 Vcc 0.5A +5 Vcc 2A MULTIMEDIA SOFTWARE SW-D-Z1/EV UNIDAD DE PREPARACIÓN DE PROTOTIPOS Z1A/EV PROGRAMADOR DE E 2 PROM -Z1-1 32